Wstęp teoretyczny
Pryzmatem to bryła przeźroczysta, której dwie ograniczające płaszczyzny tworzą ze sobą kąt łamiący pryzmatu. Trzecią płaszczyzną ograniczającą jest podstawa.
Światło padające na pryzmat pod pewnym kątem ulega załamaniu na pierwszej powierzchni, jak i również na drugiej . W rezultacie światło ulega odchyleniu. Kąt minimalnego odchylenia obliczamy ze wzoru :
δmin=(αl-αp)/2
Następnie podstawiając do poniższego wzoru obliczamy współczynnik załamania światła (n) :
n= sin[(ϕ+δmin )/2]/sin[(ϕ/2)]
Dyspersję (rozszczepienie światła) można zdefiniować jako załamanie wiązki światła (przepuszczonej przez powierzchnię graniczną dwóch ośrodków) pod różnymi kątami. Zjawisko to związane jest z różnymi współczynnikami załamania dla poszczególnych fal.
Właśnie na tym zjawisku będziemy bazować w bieżącym ćwiczeniu.
Przebieg pomiarów
Przed przystąpieniem do właściwych pomiarów wykonano dwie serie odczytów, z dokładnością 01′ , w celu wyznaczenia kąta łamiącego pryzmatu. Następnie dla różnych źródeł światła dokonano odczytów kata lewego i prawego dla różnych barw prążków. Odczyt należało wykonać w położeniu zwrotnym lunety dla danego prążka.
Obliczenia
Lampa |
Barwa |
αl |
αp |
Δαl |
Δαp |
δmin |
n |
Δn |
Rtęciowa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fioletowy |
214°31′ |
133°31′ |
-42′ |
2°27′ |
40°30′ |
1,565 |
0,019 |
|
Niebieski |
214°14′ |
135°49′ |
-25′ |
09′ |
39°12′ |
1,549 |
0,003 |
|
Ciem. zielony |
213°47′ |
136°15′ |
01′ |
-16′ |
38°46′ |
1,544 |
0,002 |
|
Zielony |
213°33′ |
136°31′ |
15′ |
-33′ |
38°30′ |
1,542 |
0,004 |
|
Żółty |
213°25′ |
136°40′ |
23′ |
-42′ |
38°22′ |
1,539 |
0,007 |
|
Czerwony |
213°16′ |
136°47′ |
32′ |
-48′ |
38°14′ |
1,537 |
0,009 |
Sodowa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Żółty |
213°22′ |
136°23′ |
26′ |
-24′ |
38°29′ |
1,540 |
0,006 |
Kadmowa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ciem. niebieski |
214°19′ |
135°25′ |
-30′ |
33′ |
39°27′ |
1,553 |
0,007 |
|
Niebieski |
214°11′ |
135°32′ |
-22′ |
25′ |
39°19′ |
1,551 |
0,005 |
|
Zielony |
213°57′ |
136°12′ |
-08′ |
-13′ |
38°52′ |
1,545 |
0,001 |
|
Czerwony |
213°26′ |
136°35′ |
22′ |
-36′ |
38°25′ |
1,540 |
0,006 |
Obliczenie kąta łamiącego pryzmatu. ϕ=180°-(αl-αp)
1.
αl =134°37′ αp=254°47′ ϕ=59°51′
2.
αl= 268°31′ αp=148°22 ϕ=59°51′
Tabela zawiera dane do wykresu.
Lampa |
barwa |
długość fali |
N |
|
|
[nm] |
|
Rtęciowa |
|
|
|
|
fioletowy |
407,78 |
1,565 |
|
niebieski |
435,83 |
1,549 |
|
zielony |
546,07 |
1,542 |
|
żółty |
578,02 |
1,539 |
Sodowa |
|
|
|
|
żółty |
589,30 |
1,540 |
|
|
|
|
Kadmowa |
|
|
|
|
niebieski |
480,00 |
1,551 |
|
zielony |
508,80 |
1,545 |
|
czerwony |
643,80 |
1,540 |
Dyskusja błędów.
Na samym początku mieliśmy przejściowe trudności w poprawnym ustawieniu pryzmatu i skierowaniu światła o odpowiedniej długości na pryzmat. Po interwencji prowadzącego udało nam się to Obserwowała tylko jedna osoba, gdyż zmiany obserwatora prowadziły do dużych rozbieżności (miało to wadę: przy ostatnich pomiarach oko było już zmęczone, co także odbiło się w dokładności odczytów).
Przy pomiarach okazało się, że trudność stanowi wychwycenie punktu zwrotnego prążka. Było to bardzo ważne, gdyż wszystkie obliczenia bazowały na tych spostrzeżeniach.
Do obliczania błędu współczynnika załamania zastosowano wzór różniczki zupełnej. Uwzględniliśmy w nim takie błędy jak dokładność odczytu za pomocą noniusza, rozrzut pomiarów.